Tài liệu Soạn giáo trình môn Kỹ Thuật Truyền Thanh, chương 14 doc

CHƯƠNG 14
HỆ THỐNG MÁY THU SÓNG
ĐIỀU BIẾN GÓC
I- GIỚI THIỆU CHUNG:
Máy thu sử dụng điều biến góc cũng giống như máy thu được sử dụng
đối với sự quy ước AM hoặc máy thu SSB; ngoại trừ phương pháp khai thác
thông tin âm tần từ sóng IF toàn phần. Trong máy thu FM điện áp tại ngõ ra
của mạch tách sóng âm thanh tỷ lệ thuận với độ lệch tần số tại ngõ vào. Đối
với máy thu PM, điện áp tại ngõ ra của mạch tách sóng âm thanh tỷ lệ thuận
với độ lệch pha tại ngõ vào của nó. Vì cả hai dạng sóng điều biến pha và tần
số đều là một dạng của hệ thống điều biến góc. Những tín hiệu của máy thu
FM có thể được giải điều biến bởi máy thu PM và ngược lại.
Đối với máy thu sóng AM thương mại, tín hiệu điều biến được chở trên
sóng mang là một dạng của biến điệu biên độ. Tuy nhiên nhiễu xảy ra trong hệ
thống cũng làm thay đổi biên độ của hình bao. Cho nên nhiễu không thể bò loại
bỏ từ dạng sóng toàn phần trong mạch loại trừ ở phần trước của tín hiệu thông
tin. Đối với hệ thống điều biến góc, tín hiệu thông tin được chở trên sóng mang
là dạng mạch biến điệu tần số và pha. Với máy thu sóng điều biến góc, sự cải
tiến tỷ số S/N được thực hiện trong suốt quá trình giải điều biến. Vì vậy chất
lượng của hệ thống được cải tiến rất đáng kể so máy thu AM.
Hình (5-1) Sơ đồ khối của máy thu đổi tần kép.
Mục đích của chương này là giới thiệu những dạng máy thu và những
mạch điện cơ bản để thu và giải điều biến tín hiệu FM và PM. Mô tả cách vận
hành của máy và sự khác nhau cơ bản giữa máy thu FM và AM thương mại
hoặc máy thu dải biên đơn.
II- MÁY THU FM :
Hình 5-1 trình bày sơ đồ khối giản lược của máy thu FM đổi tần kép.
Nó cũng giống như máy thu AM thương mại chuyển đổi kép. Tầng RF, mạch
trộn và tầng IF hầu như cũng giống như máy thu AM, mặc dù máy thu FM có
rất nhiều mạch khuếch đại trung tần hơn. Do đặc tính loại trừ nhiễu vốn có
trong máy thu FM nên không yêu cầu nhiều mạch khuếch đại RF. Tuy nhiên,

tầng tách sóng âm thanh trong máy thu AM. Mạch tách sóng hình bao máy thu
AM đươcï thay bằng mạch giới hạn, mạch giải điều tần và mạch tiền nhấn.
Mạch giới hạn và mạch tiền nhấn đưọc phân bố để cải tiến tỷ số S/N nó được
đặt trong tầng giải điều biến.
Trong máy thu sóng FM, tầng IF đầu tiên có tần số tương đối cao
khoảng 10,7Mhz để loại bỏ tần số ảnh và tầng IF thứ hai có tần số tương đối
Mạch tiền
lựa chọn
Mạch KĐ RF
Mạch KĐ IF
Mạch giới
hạn
Mạch nhận
dạng
Mạch trộn
thứ hai
Mạch trộn
thứ nhất
Mạch đệm
Mạch KĐ
âm thanh
Mạch giải
nhấn
Mạch đệm
Mạch dao
động nội thứ
hai
Mạch dao
động nội thứ
nhất

Tầng tách sóng âm
thanh
AGC
Antena thu
Loa
ù2ndIFù1stIF
thấp (thường là 455Khz) để cho phép mạch khuếch đại IF làm việc với độ lợi
tương đối cao mà không ảnh hưởng đến mạch dao động.
1. Mạch giải điều tần FM:
Mạch giải điều tần FM có mạch điện phụ thuộc vào tần số để tạo ra
điện áp ra tỷ lệ thuận với tần số trung tần tại ngõ vào của nó. (V
out
=
f
K).
Trong đó K là hàm truyền của mạch giải điều tần tính bằng Volt/Hz,
f
là hiệu
số giữa tần số vào và tần số trung tâm của mạch giải điều tần. Mạch điện tổng
quát được dùng để giải điều tần tín hiệu FM thông thường là mạch tách sóng
độ dốc, bộ tách sóng biến điệu tần số Foster - seeley, bộ tách sóng tỷ lệ. Mạch
giải điều biến PLL, bộ tách sóng biến điệu tần số Foster seeley và bộ tách
sóng tỷ lệ tất cả đều là một dạng của mạch tách sóng biến điệu tần số điều
hưởng được chuyển đổi FM thành AM và sau đó giải điều biến hình bao AM
theo quy đònh của bộ tách sóng đỉnh. Hầu hết mạch tách sóng biến điệu tần số
yêu cầu dòch pha 180
0
.
 Mạch tách sóng độ dốc:
Hình (5-2a) trình bày sơ đồ nguyên lý của mạch tách sóng độ dốc hoàn

toàn điều chỉnh được. Đây là dạng mạch đơn giản nhất của bộ tách sóng biến
điệu tần số điều hưởng được. Bộ tách sóng độ dốc (single - ended) có dạng đặc
tuyến điện áp tần số gần như là không tuyến tính và vì thế nó ít được sử dụng.
Tuy nhiên hoạt động của mạch này là nền tảng cho tất cả những mạch biến
điệu tần số khác.
Vout
f
V
f
0
f
1
(b)
f
f
Vout
D1
La

Ngõ vào
FM
R1C1
Ca
(a)









Hình 5-2 : Mạch tách sóng độ dốc
(a) Sơ đồ nguyên lý (b) Đường đặc tuyến điện áp tần số.
Ở hình (5-2a), mạch điều hưởng bao gồm La, Ca tạo ra một điện áp tại
ngõ ra, V
out
tỷ lệ với tần số vào. Điện áp ngõ ra đạt cực đại tại tần số cộng
hưởng của mạch cộng hưởng. Mạch điện được tính toán sao cho tần số trung
tâm của IF rơi vào giữa đường đặc tuyến điện áp - tần số như hình (5-2b). Khi
độ lệch tần số trung tần IF lớn hơn f
c
, điện áp ngõ ra sẽ tăng và ngược lại khi
độ lệch tần số trung tần nhỏ hơn f
c
điện áp ngõ ra sẽ giảm. Cho nên mạch
chuyển đổi tần số điều hưởng được làm thay đổi biên độ điều biến (chuyển từ
FM sang AM). D
1
, C
1
, R
1
tạo thành mạch tách sóng đỉnh đơn giản để chuyển
đổi biên độ điều biến thành điện áp ngõ ra, thay đổi theo tỷ lệ bằng với sự thay
đổi tần số ngõ vào và biên độ tỷ lệ với giá trò của tần số bò thay đổi.
Mạch tách sóng độ dốc cân bằng
Mạch tách sóng độ dốc “ single - ended” là một dạng của mạch tách
sóng biến điệu tần số điều hưởng được và mạch tách sóng độ dốc cân bằng là
hai mạch tách sóng độ dốc “ 2 single - ended” đơn giản được kết nối song song

với nhau và lệch pha 180
0
. Sự đảo pha được thực hiện bằng cách lấy đầu ra ở
giữa cuộn thứ cấp điều hưởng được của biến áp T1. Trên hình (5-3a), mạch
điều hưởng gồm, L
a
, C
a
và L
b
, C
b
để chuyển đổi FM thành AM và bộ tách sóng
đỉnh cân bằng gồm D
1
, C
1
, R
1
và D
2
, C
2
, R
2
để loại tín hiệu thông tin từ hình
bao AM. Phần trên của mạch điều hưởng gồm L
a
, C
a

được điều chỉnh đến một
tần số f
a
mà tần số f
a
này lớn hơn tần số trung tâm f
c
của IF và gần bằng 1,33
x
f
. ( Đối với băng sóng FM = 1,33 x 75Khz). Mạch điều hưởng phần dưới
gồm L
b
, C
b
đươcï điều chỉnh ở tần số f
b
, f
b
nhỏ hơn tần số trung tâm f
c
của IF.
D1
Vout
L

T1
Ca
C1
R1

La
Lb
C2
Cb
R2
D1
(a)
Ngõ vào
FM
 




 
Hình 5-3: Mạch tách sóng độ dốc cân bằng.
(a) Sơ đồ nguyên lý.
(b) Đặc tuyến điện áp tần số.
Hoạt động của mạch này đơn giản, điện áp tại ngõ ra của mỗi mạch điều
hưởng thì tỷ lệ với tần số vào, mỗi ngõ ra được chỉnh lưu bởi mạch tách sóng
đỉnh, mạch ngắt tần số vào là mạch cộng hưởng tần số, điện áp ngõ ra mạch
cộng hưởng lớn hơn. Tần số trung tâm của IF điện áp ngõ ra của mạch điều
hưởng bằng về biên độ nhưng ngược nhau về cực tính. Điện áp ngõ ra được
chỉnh lưu thông qua R
1
và R
2
, nên khi cộng hưởng lại sẽ tạo nên sự bù trừ khi
điện áp tại ngõ ra V
out

= 0V. Khi độ lệch tần số trung tâm của IF lớn hơn tần số
cộng hưởng, mạch điều hưởng phần trên sẽ tạo ra điện áp V
out
lớn hơn Vout
của mạch điều hưởng phần dưới và điện áp ra V
out
mang giá trò dương. Ngược
lại, khi độ lệch tần số trung tâm của IF nhỏ hơn tần số cộng hưởng điện áp ra
của mạch điều hưởng mang giá trò âm. Đặc tuyến điện áp tần số được vẽ trên
hình (5-3b).
Mạch tách sóng độ dốc cân bằng được điều chỉnh bằng cách thêm vào
một tần số bằng với tần số trung tâm f
c
của IF và điều chỉnh C
a
, C
b
đạt 0V tại
ngõ ra sau khi tần số bằng f
a
và f
b
thì C
a
, C
b
tiếp tục được điều chỉnh sao cho
điện áp ra cực đại và bằng với điện áp cực đại theo chiều ngược lại.
f
Vout

f
b
f
a
(b)
f
c
f f
 Bộ tách sóng biến điệu tần số Foster - seeley:
Hình 5-4 :Bộ tách sóng biến điệu tần số Foster - seeley:
(a) Sơ đồ nguyên lý.
(b) Sơ đồ vector f
in
= f
o
.
(c) Sơ đồ vector f
in
> f
o
.
(d) Sơ đồ vector f
in
< f
o
.
Bộ tách sóng biến điệu tần số Foster - Seeley là một dạng mạch của
mạch tách sóng điều biến tần số điều hưởng được mà hoạt động của nó cũng
tương tự như mạch tách sóng độ dốc cân bằng. Giá trò điện dung của C
c

, C
1
,C
2
được chọn sao cho chúng ngắn mạch đối với tần số trung tâm của IF. Cho nên
tín hiệu IF đưa trực tiếp ngang qua L
3
.
Tại đầu vào của IF được biến đổi đảo pha 180
0
bằng biến áp T
1
và chia
đều cho L
a
, L
b
. Tại tần số cộng hưởng của mạch cộng hưởng bên thứ cấp (tần
số trung tâm IF) dòng thứ cấp I
s
cùng pha với điện áp tổng thứ cấp V
s
và lệch
pha 180
0
so với V
L3
.
Do tính chất ghép lỏng, sơ cấp của T
1

hoạt động như một cuộn cảm và
dòng sơ cấp I
p
lệch pha 90
0
so với Vin. Vì cảm ứng từ phụ thuộc vào dòng sơ
V
in
V
in
V
in
V
D2
V
D2
V
D2
V
D1
V
D1
V
D1
V
Lb
V
Lb
V
Lb

V
La
V
La
V
La


I
s
I
s
I
s
V
s
V
s
V
s
(d)
(c)
(b)
(a)
Vout
+
Vp
-

D1

T1
Cc
Ca
Cp
I1
C1
I2
R1
La
Lb
C2
Cb
R2
D2
Ngõ vào
FM
L3










